Força e dimensão fractal para floco de caulinita coagulado com sal de alumínio aplicado ao tratamento de água para abastecimento

Abstract

This paper looks into the flocculation process, applied in water treatment plants, through the reproduction on a laboratory scale using a Jar Test static reactor. The Water Study is done with deionized water and kaolinite. It was coagulated with Aluminum Sulfate and neutralized by Sodium Hydroxide. The process was monitored by digital image analysis aiming to determine Particle Size Distribution (DTP), Floc Strength and Fractal Dimension (Df) to different Flocculation Speed Average Gradients (Gf) and Flocculation time (tf). The results point to a trend towards standardization of the particle diameters when the Gf grows, for example, the Gf=20s-1 Standard Deviation from the mean diameter is equal to 0.1944 mm and Gf=80s-1 gave SD=0.1031 mm. However the Gf's increase causes a reduction to the Fractal Dimension value, with Df ranging from 1.67 when Gf=20s-1 to 1.38 when Gf=80s-1. If there is a low value for Fractal Dimension which in turn produces flocs with an open structure that are far from perfect spheres and are stronger than those with a high value

O presente estudo investigou o processo de floculação, aplicado ao Tratamento de Água, através da reprodução laboratorial do processo em reator estático Jar Test. A água de estudo foi preparada com água deionizada e caulinita, coagulada com Sulfato de Alumínio e neutralizada por Hidróxido de Sódio. O processo foi monitorado por análise de imagem digital com o objetivo de determinar a Distribuição do Tamanho de Partículas (DTP), a Força do Floco e a Dimensão Fractal (Df) para diferentes Gradientes Médios de Velocidade de Floculação (Gf) e tempos de floculação (tf). Os resultados apontam que com o crescimento de Gf há uma tendência à homogeneização dos diâmetros das partículas, por exemplo para Gf=20s-1 o Desvio Padrão em relação a média dos diâmetros é igual 0,1944 mm e para Gf=80s-1 obteve-se DP=0,1031 mm. Por outro lado, o aumento de Gf provoca a diminuição no valor da Dimensão Fractal, com Df indo de 1,67 em Gf=20s-1 para 1,38 em Gf=80s-1, produzindo flocos de estrutura aberta distantes de uma esfera perfeita, que por sua vez são mais resistentes às forças de cisalhamento do que os agregados com maior valor de Df